Низкоинерционный манипулятор для станков для лазерной резки плоского листового металла

Изобретение относится к низкоинерционному манипулятору для лазерной резки плоского листового материала. Манипулятор содержит опорное приспособление (15) для лазерной режущей головки (14), выполненной с возможностью продольного перемещения вдоль оси X и поперечного перемещения вдоль оси Y. Опорное приспособление снабжено двумя скользящими блоками (5, 6), которые приводятся в действие соответствующими независимыми исполнительными устройствами (7, 8) для их перемещения вдоль оси Y с возможностью изменения их взаимного расстояния, и стержнями (9, 10) для шарнирного соединения указанных скользящих блоков (5, 6) с лазерной режущей головкой (14). Изобретение позволяет повысить качество резания заготовок. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к низкоинерционному манипулятору для станков для лазерной резки плоского листового металла.

Наиболее распространенной моделью станка для лазерной резки плоского листового металла является станок с подвижной оптикой и фиксированной заготовкой. В станке такой модели лист, который подвергают обработке, размещают на плоскости, в то время как режущий инструмент (фокусирующая головка) движется по осям X-Y движения, перпендикулярным друг другу и параллельным плоскости листа, с помощью исполнительного устройства с ЧПУ. Обычно первая ось (Х) имеет наибольшую длину хода и выполнена с порталом, лежащим на двух параллельных направляющих или на одной направляющей с кронштейном. Вторую перпендикулярную ось (Y) обычно устанавливают на первую. Общая масса оборудования, движущегося вдоль двух осей в соответствии с конструкцией, является довольно значительной несмотря на согласование с задачей.

Вырезание лазером плоских профилей обычно содержит множество небольших волновых движений, которые при выполнении с достаточной точностью требуют ограниченной динамичности, отражающейся в снижении производительности станка. Динамичность (максимальные ускорения) ограничивается действующими в технологическим процессе массами. Структура с центральной балкой, применяемая как среднее между решениями с порталом и с кронштейном, также сталкивается с этой проблемой. Другими словами, массы в системе с осями X-Y координат и ускорения, требующиеся для вырезания контуров с небольшими радиусами кривизны при скорости обработки, мешают существующей тенденции. Отмечаем, что ускорение при изгибании равно v2/r, где «v» является конкретной скоростью обработки при резании лазером, и «r» является радиусом кривизны вырезаемого профиля. При небольшом значении «r» ускорение увеличивается и скорость обработки «v» должна быть уменьшена для получения качественной обработки.

Первое решение, направленное на преодоление описанного выше ограничения, было достигнуто путем добавления второй системы вспомогательных осей координат xy с уменьшением масс и длины хода, установленной на первой системе основных осей XY (патент US 2004/0025761). В ходе рабочего цикла выполняют несколько движений с большим шагом по основным осям XY и много местных движений с коротким шагом и высокой динамичностью выполняют по паре вспомогательных осей xy координат (решение XY+xy).

Альтернативное решение было затем разработано и описано в ЕР1366846 с использованием одной дополнительной линейной вспомогательной оси х, установленной на поперечной оси Y, которая в свою очередь помещена на главном портале Х. Подавляющая часть массы приходится на долю главного портала Х, в то время как небольшая масса приходится на долю поперечной оси Y и вспомогательной оси х. Ось главного портала Х выполняет широкие редкие перемещения, в то время как местные частые перемещения с высокой динамичностью выполняются парой осей Yx (решение X+Yx).

Другое альтернативное решение представлено в US 2008/0197118 и заменяет дополнительную систему координат xy с низкой инерцией полярным механизмом позиционирования ρϑ, управляемым двумя моторизованными ползунами регулируемой длины, идущими в направлении режущей головки от общей механизированной каретки, которая может скользить вдоль оси Y. Ось главного портала Х выполняет широкие редкие перемещения, в то время как местные частые перемещения с высокой динамичностью выполняются комбинацией из трех осей Yρϑ (решение X+Yρϑ).

Целью настоящего изобретения является предложение другого альтернативного решения, которое смешивает между собой два упомянутых выше решения и позволяет улучшить рабочие характеристики станка, обеспечив при этом качество резания заготовки.

Согласно настоящему изобретению указанной цели достигают с помощью манипулятора для станка для лазерной резки плоского листового металла, содержащего ось Х продольного перемещения и ось Y поперечного перемещения, перпендикулярную указанной продольной оси и параллельную плоскости листового металла, и опорное приспособление для лазерной режущей головки, которая может перемещаться вдоль указанных осей, отличающегося тем, что указанное опорное приспособление содержит два скользящие блока, которые приводятся в действие соответствующими независимыми исполнительными устройствами для перемещения вдоль оси Y на переменном взаимном расстоянии, и стержни для шарнирного соединения указанных скользящих блоков с указанной лазерной режущей головкой.

Первое исполнительное устройство обеспечивает поперечную подвижность вдоль оси Y, а второе исполнительное устройство взаимодействует с первым устройством и со стержнями шарнирного соединения для добавления угловой подвижности ϑ, имеющей постоянный радиус, лазерной режущей головке; сочетание двух движений обеспечивает требующееся локальное покрытие декартовой системы координат. Ось главного портала Х выполняет широкие редкие перемещения, в то время как местные частые перемещения с высокой динамичностью выполняются в паре осей Yϑ (решение Х+Yϑ).

Преимущество, которое дает настоящее изобретение, заключается в улучшении рабочих характеристик станка при гарантии качества резания заготовки с локальной низкоинерционной системой перемещения, в которой используются только два локальных исполнительных устройств вместо трех, применяемых в решениях US 2004/0025761 и US 2008/0197118. Решение ЕР 1366846, с двумя исполнительными устройствами, отличается в свою очередь от настоящего изобретения низкоинерционными режимами позиционирования, управляемыми в виде сочетания линейных и полярных движений.

Низкоинерционные исполнительные устройства могут быть независимо выполнены с любой известной механизацией, например в виде ходового винта с циркулирующими шариками, зубчато-реечной передачи или ползунов с линейными двигателями.

Признаки настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания лазерного режущего станка с низкоинерционным манипулятором, показанного в форме не ограничивающего пределы изобретения примера на прилагаемых чертежах, на которых:

на фиг.1 показан пример станка для лазерной резки с двумя координатами измерения, в котором используется манипулятор с осями X+Yϑ согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 показан в увеличенном масштабе детально манипулятор с двумя скользящими блоками лазерной режущей головки в положении максимального взаимного расстояния на одном конце оси Y;

на фиг.3 показан в увеличенном масштабе детально манипулятор в положении минимального взаимного расстояния на том же конце оси Y;

на фиг.4 показан в увеличенном масштабе детально манипулятор в положении минимального взаимного расстояния на другом конце оси Y;

на фиг.5 и 6 в положении с фиг.2 показаны соответствующие варианты манипулятора с исполнительными устройствами иного типа;

на фиг.7 и 8 показаны другие примеры станков с использованием манипулятора согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 показан лазерный режущий станок, относящийся к типу с концевыми порталами 1 и центральной продольной балкой 2, соединяющей два портала.

С другой стороны, возможно применение конструкции с подвижным порталом (фиг.7) или кронштейном (фиг.8).

В примере, показанном на фиг.1, центральная балка 2 (ось Х) поддерживает поперечную балку 3, которая может скользить вдоль балки 2 под воздействием основного исполнительного устройства (не показан). Исполнительное устройство может относиться к любому типу, имея ползун с линейным двигателем, зубчато-реечную передачу или ходовой винт с циркулирующими шариками.

Вдоль поперечной балки 3, которая описывает ось Y, параллельную плоскости листа (не показан), могут скользить два скользящих блока 5 и 6 при меняющемся взаимном расстоянии вдоль направляющих 4, причем скользящие блоки перемещаются соответствующими независимыми исполнительными устройствами 7 и 8, которые могут относиться к зубчато-реечной передаче (фиг.2-4) или могут иметь ползун с линейными двигателями (фиг.5, где двигатели не показаны, для того чтобы упростить чертеж), или же вновь относиться к ходовому винту с циркулирующими шариками (фиг.6).

Шарнирная система с двумя стержнями 9 и 10 размещается в форме буквы V, имеющей соответствующие концы, шарнирно соединенные с соответствующими скользящими блоками 5 и 6 штырями 11 и 12, оси которых перпендикулярны плоскости листового металла, и соединенные между собой дополнительным штырем 13, также с осью, перпендикулярной плоскости листового металла, размещенным возле другого конца стержня 9, поддерживает лазерную режущую головку (фокусирующую головку) 14, которая прикреплена как одно целое к указанному второму концу стержня 9. Головка 14 выполняет резание листового металла, помещенного на горизонтальной плоскости под продольной балкой 2 и поперечной балкой 3.

Узел, состоящий из поперечной балки 3, скользящих блоков 5 и 6, исполнительных устройств 7 и 8 и шарнирно соединенных стержней 9 и 10, является движущим оборудованием 15, которое определяет нужные перемещения лазерной режущей головки 14 вдоль требующегося профиля резания.

Редкие перемещения по ширине выполняются вдоль оси Х, описанной продольной балкой 2, а локальные частые перемещения выполняются вдоль осей Yϑ, описанных перемещениями скользящих блоков 5 и 6 вдоль поперечной балки Y и на практике взаимным сближением и расхождением между собой за счет различного перемещения, приданного независимыми исполнительными устройствами 7 и 8 самим скользящим блокам. Первый из них создает поперечную подвижность, в то время как второй добавляет угловую подвижность с постоянным радиусом. Сочетание двух перемещений обеспечивает требующееся локальное покрытие координат.

Вспомогательная система, состоящая из скользящих блоков 5 и 6, исполнительных устройств 7 и 8 и шарнирно соединенных стержней 9 и 10, является низкоинерционным движущим оборудованием, позволяющим с высокой динамичностью выполнять высокоточные разрезы, улучшая, таким образом, рабочие характеристики станка и гарантируя высокое качество резания листового металла.

1. Низкоинерционный манипулятор станка для лазерной резки плоского листового металла, содержащий опорное приспособление (15) для лазерной режущей головки (14), выполненной с возможностью продольного перемещения вдоль оси X и поперечного перемещения вдоль оси Y, перпендикулярной оси X и параллельной плоскости перемещения лазерной режущей головки, отличающийся тем, что опорное приспособление (15) снабжено двумя скользящими блоками (5, 6) с соответствующими независимыми исполнительными устройствами (7, 8) для перемещения упомянутых блоков вдоль оси Y с возможностью изменения расстояния между ними, и двумя стержнями (9, 10), образующими между собой V-образную конфигурацию и шарнирно соединенными со скользящими блоками (5, 6) и с лазерной режущей головкой (14), причем первый стержень (9) одним концом шарнирно установлен на первом скользящем блоке (5) с возможностью поворота вокруг первой оси (11), перпендикулярной плоскости перемещения лазерной режущей головки (14), а вторым концом соединен за одно целое с упомянутой головкой (14), при этом второй стержень (10) одним концом шарнирно установлен на втором скользящем блоке (6) с возможностью поворота вокруг второй оси (12), перпендикулярной плоскости перемещения лазерной режущей головки (14), а вторым концом шарнирно соединен со вторым концом первого стержня (9) с возможностью поворота вокруг третьей оси (13), перпендикулярной плоскости перемещения лазерной режущей головки (14).

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства (7, 8) выполнены с линейным двигателем.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства (7, 8) выполнены с зубчато-реечной передачей.

4. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что исполнительные устройства (7, 8) выполнены с винтовой передачей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлообработке. Технически достижимый результат - упрощение конструкции при одновременном достижении высоких динамических и точностных характеристик, а также уменьшение металлоемкости.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при создании многоцелевых станков для комплексной высокоскоростной обработки деталей. Станок содержит основание, три стойки, салазки, смонтированные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель, смонтированный в корпусе, три пары штанг, попарно соединяющие между собой корпус и салазки посредством шарниров, стол для установки обрабатываемой детали.

Люнет содержит направляющую, предназначенную для установки в центрах станка, и опорные ролики. Для повышения геометрической точности наружных поверхностей вращения, обеспечения стабильности форм и размеров путем повышения равностенности получаемых изделий он снабжен корпусом, установленным с возможностью осевого перемещения на направляющей, по всей длине которой выполнен продольный паз, с одной стороны к корпусу присоединен привод, а с другой - крышка, в центральном отверстии которой зафиксирована шпонка, с зазором установленная в продольном пазу направляющей.

Изобретение относится к станкостроению, а именно к делительным механизмам, используемым на металлообрабатывающих станках, предназначенных для обработки деталей типа тел вращения с многочисленными отверстиями, расположенными по их контуру.

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в замкнутых гидростатических направляющих металлообрабатывающих станков и других ответственных машин.

Изобретение относится к адаптируемому опорному устройству с шаговым относительным позиционированием для использования в промышленности при механической обработке для закрепления деталей, имеющих различную или неправильную форму.

Группа изобретений включает станок для цилиндрического и конического точения, а также торцевания и нарезки резьбы на втулках (11) или подобных деталях. Станок содержит по меньшей мере позиции (13а, 13b, 13с) обработки, в которых присутствуют зажимные устройства (15) грейферного типа (16а, 16b) для фиксации втулки, и по меньшей мере обрабатывающий орган (17b, 17с), выполненный с возможностью выполнения резьбонарезной операции на втулке (11.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для прецизионной обработки фасонных поверхностей деталей. Станок содержит протяженную станину коробчатого типа с горизонтальными направляющими, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка с вертикальными направляющими, на которых с возможностью перемещения в вертикальной плоскости размещена шпиндельная бабка с электродвигателем и расточной головкой, установленные на станине с возможностью перемещения по ее направляющим нижние салазки и верхние салазки, установленные с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной направляющим станины, а также поворотный стол с монтажной плитой, закрепленный на верхних салазках, для базирования заготовки.

Отводимый шпиндель для металлорежущих станков состоит из вала, на котором установлен по меньшей мере один передний узел, образованный вращающейся втулкой, связанной посредством подшипников с неподвижной частью конструкции станка, причем передний узел выполнен с возможностью его удаления путем извлечения наружу или перемещения внутрь, в результате чего остается пространство, в которое можно поместить задний вращающийся вал головки, а также настоящее изобретение относится к металлорежущим станкам, оснащенным таким отводимым шпинделем.

Изобретение позволяет обеспечить высокую надежность и жесткость всего устройства при точном регулировании углов наклона и поворота закрепленной на устройстве заготовке.

Изобретение относится к защите лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии. Способ включает нанесение на лопатку защитного покрытия.
Изобретение относится к способу ремонта лопаток энергетических установок. Способ включает подготовку поверхности лопатки.

Изобретение относится к способу и устройству сварки металлических проволок. Сварку выполняют с помощью лазерного источника с образованием сварного соединения, по существу, не выходящего за радиальное поперечное сечение свариваемых проволок.
Изобретение относится к композиции, применяемой в технологии лазерной наплавки покрытий на металлическую подложку, и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента.

Изобретение относится к технологии изготовления сложных отверстий с помощью лазерного луча, в частности сквозного отверстия пленочного охлаждения детали турбины.

Изобретение относится к способу получения композиционных покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроительном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для выпуска оборудования, предназначенного для резки изделий, которые имеют высокую механическую прочность.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в медицине, фармацевтике, косметологии. Наночастицы платиновых металлов получают в прозрачной жидкости на водной основе 7 при разрушении мишени 6 из платинового металла или сплава кавитацией, возникающей путем доставки лазерного излучения 2, представленного в виде импульсов сфокусированного излучения лазера на парах меди 1 с величиной энергии импульса 1-5 мДж и длительностью импульса 20 нс, с частотой следования импульсов 10-15 кГц и плотностью мощности 5,7 ГВт/см2, через прозрачное дно кюветы 5 к мишени 6, помещенной в кювету 5 с прозрачной жидкостью на водной основе 7.

Способ относится к области получения скрытых изображений без нарушения целостности поверхности на некоторой глубине в стеклянных материалах. Данный способ включает в себя этап подготовки изображения для заданного типоразмера продукта.

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой орбитальной сварки и может быть применено при строительстве трубопроводов. Способ заключается в одновременном воздействии на внешнюю поверхность свариваемых трубных образцов лазерного луча и дуги в среде защитных газов.

Изобретение относится к технологии изготовления сложных отверстий с помощью лазерного луча, в частности сквозного отверстия пленочного охлаждения детали турбины.

Изобретение относится к низкоинерционному манипулятору для лазерной резки плоского листового материала. Манипулятор содержит опорное приспособление для лазерной режущей головки, выполненной с возможностью продольного перемещения вдоль оси X и поперечного перемещения вдоль оси Y. Опорное приспособление снабжено двумя скользящими блоками, которые приводятся в действие соответствующими независимыми исполнительными устройствами для их перемещения вдоль оси Y с возможностью изменения их взаимного расстояния, и стержнями для шарнирного соединения указанных скользящих блоков с лазерной режущей головкой. Изобретение позволяет повысить качество резания заготовок. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх